复合载体夯扩桩技术介绍.ppt

复合载体夯扩桩技术的介绍 北京波森特岩土程有限公司 l2005年9月25日 杨启安 报告内容 一、复合载体夯扩桩工艺的介绍 二、复合载体夯扩桩的设计 三、近年来复合载体夯扩装技术的拓展 复合载体夯扩桩的介绍 1.1复合载体夯扩桩的工艺 复合载体夯扩桩作为一门新的专利技术，它选择下部层 位稳定、土性较好的土层作为被加固土层，以桩端土体为研究 对象，利用重锤冲击成孔、沉管，当沉管到设计标高时，对桩 端连续进行填料、夯实操作，并用三击贯入度作为控制指标（ 三击贯入度为锤重35kN，上提6.0m，自由落体时贯入的深度 ），再填以干硬性混凝土或水硬性材料进行夯实，使桩端以下 深度为35m、直径为23m约10m3的土体得到最有效的加固 挤密，自上而下形成了由干硬性混凝土（水硬性材料）、填充 料、挤密土体和影响土体组成的复合载体，然后再放置钢筋笼 、灌注混凝土形成复合载体夯扩桩，如图1。 1.2 复合载体夯扩桩剖面示意图 图1 1.3 复合载体夯扩桩的受力机理 从受力上分析，复合载体夯扩桩是一个扩展基 础。桩身可以等效为类似于柱的传力杆件，复合载 体等效为传递荷载的载体基础。 采用承台梁和复合载体夯扩桩的基础，其受力即 可以等效为条形基础的受力；采用独立承台，复合 载体夯扩桩的受力可以等效为柱下一独立基础的受 力；采用满堂布置的复合载体夯扩桩，则其受力可 以等效为筏板基础的受力 1.4复合载体夯扩桩的受力传递 1.5 载体基础的载荷试验 桩号孔径直径 （mm） 钻孔深度 （m） 填料砖数量（ 块） 三击贯 入度 （cm） 1#3704.54808 2#3704.538012 3#3704.532013 施工控制参数 1.6 复合载体夯扩桩技术的优点和缺点 1.无须基坑开挖和降水，减少了工程量。 2 .单桩的承载力大幅度提高，是同等桩长、桩径的普 通灌注桩的单桩的承载力的3-5倍，可以通过调整施 工参数（填充料、三击贯入度）来调整载体基础的 承载力 。 不同施工控制参数对应的Q-s曲线 桩号桩径 (mm) 桩长（ m） 持力层 填砖（ 块） 三击（ cm ） 1#410 5.2 粉砂3005 2#410 4.0穿粘土 进粉土 46012 3#410 2.7 粘土层4859 4#410 4.0 - - 直杆 3. 复合载体夯扩桩实际受力时，载体基础、混凝土桩 身和承台（梁）一起组成了一个空间受力体系，该 体系能调节施工中某些局部缺陷引起的桩基础上力 的不均匀分配，而使原本不均匀的地基经过夯击处 理后，土性变得更均匀，减少了建筑物的不均匀沉 降。 4. 该技术可消耗大量的建筑砖块、混凝土块等建筑垃 圾，施工中无须泥浆护壁，无泥浆排出，保护了环 境。 5. 施工成本低，节省施工造价。 缺点： l挤土桩，施工时对周围建筑或管线产生挤土效应。 l有振动 ，临近有居民楼时，施工会受到一定限制。 1.7 复合载体夯扩桩施工工艺 复合载体夯扩桩施工工艺 1)在桩位处挖直径等于桩身直径、深度约为500mm的桩位圆柱孔 ，移机就位； 2）提起夯锤后快速下放，使夯锤出护筒，入土一定深度； 3）用副卷扬机钢丝绳对护筒加压，使护筒底面与锤底齐平； 4）重复2）、3）的步骤，将护筒沿垂直沉入到设计深度； 5）提起夯锤，通过护筒投料孔向孔底分次投入填充料，并进行 大能量夯击； 6）填充料被夯实后，在不再填料的情况下连续夯击三次并测出 三击贯入度，若三击贯入度不满足设计要求，重复5）和6）的 步骤，直至三击贯入度满足设计要求为止； 7）通过护筒投料孔再向孔底分次投入设计需要的干硬性混凝土 ，并进行夯击； 8）放入钢筋笼； 9）灌注桩身混凝土。 1.8 复合载体夯扩桩的经济优势 复合载体夯扩的经济优势来源于两个方面： 一. 由于复合载体夯扩桩施工中一个重要的材料为 建 筑垃圾，建筑垃圾成本低，堵大大降低了造价； 二.由于复合载体夯扩桩单桩承载力高，在相同上部 荷载下，采用复合载体夯扩桩可减少桩的长度和 数量，故降低了成本，与常规地基处理技术相比 能节约造价15-30%。 1.9 复合载体夯扩桩的使用范围 只要在地面下一定深度存在设计要求的持力层 ，不超过25m，理论上都可以采用该技术。 2 复合载体夯扩桩的设计 2.1.复合载体夯扩桩的设计控制参数：载体基础埋深 和等效基础面积Ae； a 基础埋深的设计即为载体持力层的选择。 b 复合载体夯扩桩等效载体计算面积与三击贯入 度密切相关。 2.2 设计步骤： 确定桩长和桩间距；计算单桩承载力；桩身强度 验算；沉降验算；下卧层验算；承台设计。 2.3 单桩竖向承载力特征值可用下式估算： Ra=Upqsiali+qpaAe 式中：Ra单桩竖向承载力特征值； UP桩身断面周长（m）； qsia桩侧第i层土的侧阻力特征值； li桩身穿越第i层土的厚度（m） qpa复合载体下地基土经深度修正后的地 基持力层承载力特征值； Ae 根据三击贯入度查表。 2.4 桩身混凝土强度的验算 桩的承载力应满足桩身混凝土强度的要求，桩身 强度应符合下式要求： Q0.7fcAp 式中：Q相应于荷载效应基本组合时单桩的竖 向力设计值； fc混凝土轴心抗压强度设计值，应符合现 行国家混凝土结构设计规范的规定； Ap桩身截面面积。 l 作用于软弱下窝层顶面的附加应力 ， l i软弱层顶面以上各土层重度（地下 水位以下取浮重度）按土层厚度加权平均值； l z地面至软弱层顶面的深度； qwuk 地基土极限承载力标准值； l fa软弱下卧层经深度修正的地基承载 力特征值； l A0、B0等效基础的长、短边长 l 桩端硬持力层压力扩散角。 2.5 软弱下卧层的计算 2.6复合载体夯扩桩沉降计算 式中：s 桩基最终沉降量（mm）； s沉降计算经验系数，根据地区沉降观测资料及经验确 定； Po对应荷载准永久组合压缩层顶部的附加压力； n桩基沉降计算范围内所划分的土层数； zi、zi-1复合载体底面至第i层土、第i-1层土底面的距离 (m)； ai、ai-1第i层土、第i-1层土底面深度范围内平均附加应力系 数，可按； Esi桩基沉降计算范围内第i层土的压缩模量(MPa)，按实 际应力范围取值； A承台面积(m2) Dh承台埋深（m） 3 复合载体夯扩桩技术的拓展 3.1 大直径复合载体夯扩桩和小直径复合载体夯扩桩 桩径从原来的400 mm-450mm拓宽为300mm- 800mm，单桩承载力从原来的1000kN拓展到最大可 达4000kN。大直径高承载力的复合载体夯扩桩拓宽 了该技术的应用范围，该技术是建设部科技成果， 既可以适用于工业与民用建筑，还可以应用于市政 、桥梁等基础对承载力的要求。 黄村大直径桩试验 桩号桩径 （mm ） 桩长 （m） 三击 （cm ） 填砖 （块 ） 干硬性混凝土 （m3） 1#40010.081080.3 2#40010.081050.3 3#40010.091050.3 3.2 扩顶复合载体复合地基 该技术是一种采用复合载体技术施工复合地基 的施工工艺，这样既发挥了单桩承载力，又利用了 桩间土，适用于浅层地基土承载力较好的地基。为 充分发挥复合载体夯扩桩承载力高的特点，施工时 对桩顶部一定范围内的桩身进行扩径，以便将上部 荷载更多地传递到复合载体夯扩桩。 扩顶复合地基 3.3 采用预应力管桩复合载体夯扩桩 该技术用预应力管桩代替了普通复合载体夯扩桩 的混凝土桩身，避免了施工过程中造成的缩径，且 该技术施工速度快，施工质量易保证，尤其在